phân tích lựa chọn công nghệ và tính toán thiết kế công nghệ hệ thống xử lý nước thành phố du lịch công suất 3500m3/ngày

trình bày phân tích lựa chọn công nghệ và tính toán thiết kế công nghệ hệ thống xử lý nước thành phố du lịch công suất 3500m3/ngày

MỞ ĐẦU

Vấn đề môi trường được đề cập nhiều trong những năm gần đây, và là một

thách thức lớn đối với sự phát triển bền vững của sự sống Xử lý nước thải là một

trong các nhiệm vụ cơ bản trong công tác bảo vệ môi trường, nhất là môi trường nước

của các nguồn tiếp nhận nước thải: sông, hồ, biển Nguồn nước bị ô nhiễm sẽ phá vỡ

cân bằng sinh thái nguồn nước, mất đi vẻ mỹ quan đô thị Bảo vệ nguồn nước khỏi bị ô

nhiễm có ý nghĩa to lớn nhằm giữ gìn được chất lượng nước phục vụ lâu dài và bền

vững cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội

Để làm được điều này, trong những năm gần đây hệ thống mạng lưới thoát

nước ở các thành phố của nước ta, đặc biệt là ở những thành phố du lịch không ngừng

nâng cấp và hoàn thiện hơn hàng ngày nước thải sinh hoạt từ các thành phố thải ra rất

lớn, tính trung bình trên đầu người vào khoảng 150 – 200 lít/người/ngày, có chứa hàm

lượng chất hữu cơ cao Đây là nguồn gây ô nhiễm lớn tới môi trường nước cần được

xử lý, đảm bảo đạt tiêu chuẩn thải vào nguồn nước mặt của khu vực tiếp nhận

Mặt khác, cùng với tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở Việt Nam trong

20 năm gần đây đã tạo sức ép lớn đối với môi trường Trong sự phát triển kinh tế xã

hội, tốc độ đô thị hóa ngày càng gia tăng Hiện nay (tính đến năm 2006), cả nước có

722 đô thị từ loại đặc biệt đến loại 5, tổng số dân trên 25 triệu người (bằng 27% dân số

cả nước) với tổng lượng nước thải sinh hoạt và sản xuất chưa qua xử lý hoặc xử lý

không đạt theo tiêu chuẩn môi trường là 3110000 m3/ngày Lượng nước thải này được

xả trực tiếp vào nguồn nước sông, hồ và biển ven bờ, dẫn đến mức độ ô nhiễm nguồn

nước mặt và nguồn nước ngầm đang ngày càng trầm trọng Vì vậy, đứng trước thách

thức đó, chúng ta cần phải có các biện pháp hữu hiệu để xử lý ô nhiễm nước thải, bảo

vệ nguồn nước và sức khỏe cộng đồng Đề tài “Phân tích lựa chọn công nghệ và tính

toán thiết kế công nghệ hệ thống xử lý nước thành phố du lịch công suất 3500

m3/ngày”, góp một phần nhỏ vào vấn đề bảo vệ môi trường nước, và nội dung của đề

tài xin được trình bày như sau:

+ Mở đầu

+ Chương 1: Tổng quan về nước thải của thành phố du lịch

+ Chương 2: Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải

+ Chương 3: Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp cho thành

phố du lịch

+ Chương 4: Tính toán thiết kế công nghệ và thiết bị hệ thống xử lý nước thải

+ Kết luận

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CỦA THÀNH PHỐ DU LỊCH

1.1 Nguồn gốc phát sinh của nước thải

Nước thải từ những thành phố du lịch là nước thải được thải bỏ sau khi sử dụng

cho các mục đích sinh hoạt của nhân viên, khách du lịch: như tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ

sinh….Mặt khác, chúng cũng được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh

viện, chợ và các công trình công cộng khác

Nhưng khi đề cập đến vấn đề xử lý nước thải của thành phố du lịch thì không

chỉ xử lý nước thải được hình thành từ những nguồn gốc trên, mà trong nước thải

thành phố có một lượng rất lớn là nước mưa; ngoài ra còn có nước thải công nghiệp

như các cơ sở luyện kim, các lò giết mổ gia súc, các xí nghiệp sản xuất bánh kẹo… do

hầu hết ở các thành phố của nước ta chỉ có duy nhất một hệ thống cống thoát nước

chung, cho nên nước thải sinh hoạt cùng với nước thải công nghiệp và nước mưa đều

thoát theo tuyến cống này

Lượng nước thải sinh hoạt của một thành phố nó phụ thuộc vào các yếu tố

chính như dân số, tiêu chuẩn cấp nước, thải nước, đặc điểm của hệ thống thoát nước,

trang thiết bị vệ sinh,…và phụ thuộc vào mức sống của người dân ở thành phố đó cũng

như tiêu chuẩn của thành phố và được nêu trong bảng 1.1 Ngoài ra, còn một yếu tố

không kém phần quan trọng đó là nước mưa và nước thải công nghiệp

Bảng 1.1 Tiêu chuẩn thải nước của một số cơ sở dịch vụ và công trình công cộng [9]

Nguồn nước thải Đơn vị tính Lưu lượng (l/đơn vị tính.ngày)

Nhà ga, sân bay Hành khách 7,5 - 15

Khách 152 – 212 Khách sạn

Nhân viên phục vụ 30 – 45 Nhà ăn Người ăn 7,5 – 15

Siêu thị Người làm việc 26 – 50

Giường bệnh 473 – 908 Bệnh viện

Nhân viên phục vụ 19 – 56 Trường Đại học Sinh viên 56 – 113

Bể bơi Người tắm 19 – 45

Khu triển lãm, giải trí Người tham quan 15 – 30

1.2 Đặc trưng của nước thải thành phố du lịch

Nước thải là một hệ đa phân tán thô bao gồm nước và các chất bẩn Các chất

bẩn trong nước thải thành phố có nguồn gốc từ các hoạt động của con người Các chất

bẩn này với thành phần hữu cơ và vô cơ, tồn tại dưới dạng cặn lắng, các chất rắn

không lắng được và các chất hòa tan Thành phần chất bẩn trong nước thải thành phố

được biểu diễn theo sơ đồ 1.1

Đặc trưng của nước thải thành phố là thường chứa nhiều tạp chất khác nhau,

trong đó khoảng 50 đến 70% là chất hữu cơ, 30 đến 50 % là các chất vô cơ và một số

lớn vi sinh vật Phần lớn các vi sinh vật trong nước thải thường ở dạng vi rút và vi

khuẩn gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn… Đồng thời trong nước thải cũng chứa các vi

khuẩn không có hại có tác dụng phân hủy các chất thải Bảng 1.2 Phân loại mức độ

theo thành phần hóa học điển hình của nước thải thành phố [3]

Sơ đồ 1.1 Thành phần chất bẩn trong nước thải thành phố

Mặt khác, trong hoạt động hàng ngày của các hộ dân, các khách sạn, nhà

hàng,… nguồn gây ô nhiễm môi trường là nước thải của khu vệ sinh, nấu ăn của từng

hộ và khu du lịch (quán ăn, nhà hàng ) Nước thải từ các khu vệ sinh có hàm lượng

chất hữu cơ cao BOD = 200 – 300 (mg/l), SS = 350 – 600 (mg/l), đặc biệt hàm lượng

chất rắn lơ lửng sau bể tự hoại có thời điểm lên tới SS = 1000 (mg/l) Nước thải tại nhà

bếp, ngoài hàm lượng chất hữu cơ cao, còn có hàm lượng dầu mỡ động thực vật tương

đối lớn

Theo kết quả phân tích nước thải sinh hoạt nhiều năm qua ở các thành phố của

bộ môn cấp thoát nước, thành phần và tính chất của nước thải thành phố nêu ở bảng

1.3 [8]

Ion kim loại

Các chất vô cơ Các chất hữu cơ

Muối Cát

Hơn nữa, trong nước thải thành phố nói chung còn chứa một số loại vi khuẩn

gây bệnh như Colifom , rất có hại cho con người Với thành phần như trên, thì nguồn

nước thải này sẽ là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường của chính khu

vực và cả môi trường xung quanh

Bảng 1.2 Thành phần hóa học điển hình của nước thải thành phố

15

50

0

-

Bảng 1.3 Thành phần và tính chất của nước thải thành phố

TT Các chỉ số Nước thải cống chung Nước thải cống riêng

hoại thường bị quá tải nên thời gian lưu không đủ để có thể phân hủy các chất hữu cơ

như phân, thịt nội tạng động vật, cặn thực phẩm khi chế biến món ăn dẫn tới nước

thải sau bể tự hoại hàm lượng chất ô nhiễm giảm đi không đáng kể Đồng thời một tính

chất đặc trưng nữa của nước thải thành phố là không phải tất cả các chất hữu cơ đều có

thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật và khoảng 20 đến 40% BOD5 thoát ra khỏi các quá

trình xử lý sinh học cùng với bùn

1.3 Hiện trạng môi trường

1.3.1 Môi trường nước mặt ở khu vực thành phố ngày càng bị ô nhiễm hơn

Nguồn nước thải từ sinh hoạt, dịch vụ và sản xuất vẫn chưa được xử lý và ngày

càng gia tăng, đã vượt quá khả năng tự làm sạch của tất cả các sông, hồ trong nội

thành

Điển hình như ở Hà Nội theo thống kê của cơ quan chức năng vào ngày 20/04/2007,

Hà Nội hiện có 369 nhà máy, xí nghiệp, 15880 cơ sở sản xuất tư nhân, 10 khu công

nghiệp, 29 bệnh viện và hơn 1000 cơ quan, trường học

Trong số các cơ quan, đơn vị kể trên chỉ có 40 nhà máy, xí nghiệp, 25 cơ sở dịch vụ và

10 bệnh viện đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải, số nước thải còn lại đều xử

thẳng vào hệ thống thoát nước chung của thành phố Mặc dù, Hà Nội đã được đầu tư

hàng trăm tỷ đồng để xây dựng các trạm xử lý nước thải nhưng hiệu quả đem lại vẫn

chưa cao

Đi dọc những con sông của Hà Nội, người ta dễ dàng nhìn thấy tình trạng ô nhiễm

nước thải đã ở mức báo động Ven bờ các sông Nhuệ, Tô Lịch, Kim Ngưu có hàng

trăm cống tiêu thoát nước đã xả thẳng xuống lòng sông mang theo ” trăm thứ ” từ bùn

đất, rác thải sinh hoạt, rác thải y tế, và cả chất thải công nghiệp chảy ra từ các cơ sở

sản xuất Vì nước thải chưa qua xử lý, lại lưu trữ lâu ngày tạo nên màu đen và rất hôi

tanh Cứ vài thàng, công ty thoát nước Hà Nội lại tiến hành nạo vét lòng sông nhưng

rốt cuộc đâu cũng vào đó bỡi vì lượng bùn đất lắng đọng dưới lòng sông quá lớn Tại

các đầu cống thoát, không chỉ có rác thải sinh hoạt, rác thải y tế đơn thuần như bông

băng mà còn có bệnh phẩm sau phẩu thuật Đây thực sự là nguồn gây bệnh lớn, ảnh

hưởng tới sức khỏe cộng đồng Trong số 29 bệnh viện trên địa bàn Hà Nội có 10 bệnh

viện lớn như Bạch Mai, Nhi, bệnh viện Trung Ương Quân Đội (108) có trạm xử lý

nước thải cục bộ, số còn lại nước thải đều xả thẳng vào hệ thống tiêu thoát chung của

thành phố

Theo số liệu quan trắc về mức độ ô nhiễm nước thải của công ty Thoát nước Hà Nội

cho thấy hàm lượng các chất bẩn, các chất hữu cơ, kim loại nặng gây ô nhiễm tại các

nhánh cống thoát nước thải ở mức độ cao Hàm lượng Amoni ở các sông cao hơn gấp

12 đến 59 lần tiêu chuẩn cho phép, hàm lượng BOD5 dao động từ 35 – 220 mg/l, hàm

lượng COD thường xuyên cao gấp 1,5 – 1,9 lần so với tiêu chuẩn cho phép, lượng oxy

hòa tan trong nước thấp dễ gây mùi hôi thối, đặc biệt vào những ngày thời tiết ôi bức

Nguyên nhân dẫn đến thực trạng trên, là do lượng nước thải trung bình của thành phố

mỗi ngày thải ra khoảng 450000 m3, trong khi đó chỉ có 5% nước thải qua khâu xử lý,

còn lại 95% được đổ thẳng xuống sông hồ Loại trừ 10 bệnh viện và một số khu công

nghiệp lớn, hàng chục ngàn cơ quan, đơn vị và các khu dân cư khác đều không có trạm

xử lý nước thải nội bộ Điều này dẫn đến hệ thống thoát nước chung của thành phố

luôn trong tình trạng quá tải và nguồn nước mặt ngày càng bị ô nhiễm nặng nề

Trước những đòi hỏi bức xúc, trong vài năm gần đây Ủy Ban Nhân Dân thành phố đã

đầu tư xây dựng 3 trạm xử lý nước thải là: Trúc Bạch, Kim Liên, Bắc Thăng Long –

Vân Trì Hiện tại, các trạm xử lý nước thải đã đi vào hoạt động nhưng hiệu quả chưa

được như mong muốn Nhưng không chỉ ở Hà Nội mà ở các thành phố khác cũng đang

đứng trước nguy cơ ô nhiễm tiềm tàng đặc biệt là các thành phố du lịch lượng nước

thải nhiều

Nước thải sinh hoạt sinh ra từ những thành phố là nguyên nhân chính (chiếm 70

– 80%) gây ra ô nhiễm các chất hữu cơ đối với môi trường nước mặt ở khu vực nội

thành và ngoại thành, [8] Hầu như tất cả các thành phố đều không có hệ thống xử lý

nước thải tập trung mặc dù trong thời gian qua ở nhiều thành phố, đặc biệt ở những

thành phố du lịch đã tiến hành nạo vét, kè bờ sông hồ, kênh rạch , việc này không thể

làm giảm lượng thải chất ô nhiễm, cho nên dự báo quá trình gia tăng ô nhiễm nước

mặt ở các thành phố còn tiếp diễn 10 đến 20 năm nữa

1.3.2 Sự hình thành hệ thống thoát nước và các yêu cầu giải quyết thoát nước, xử

lý nước thải tại các thành phố nước ta

Việt Nam nằm ở khu vực nhiệt đới gió mùa với đặc trưng khí hậu là nhiệt ẩm:

mưa nhiều, độ ẩm lớn, nhiệt độ và độ bức xạ cao Chế độ khí hậu được chia làm hai

mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô Lượng mưa trung bình hàng năm ở nước ta 2000

mm, tuy nhiên sự phân bố mưa không đều theo không gian và thời gian sẽ ảnh hưởng

rất lớn đến thoát nước và chất lượng môi trường nước ở các đô thị

Các thành phố và các khu trung tâm kinh tế ở nước ta là phần lớn tập trung tại

các châu thổ các sông lớn và vùng duyên hải Đây là vùng địa hình tương đối bằng

phẳng, thường bị ảnh hưởng của mưa lũ và chế độ triều Trước đây tốc độ đô thị hóa

của Việt Nam chậm Nhưng trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa tăng lên rõ

rệt, các thành phố ở nước ta có nhiều loại và phân ra làm 5 cấp với quy mô từ hàng

nghìn đến hàng triệu dân Kết cấu hạ tầng kỹ thuật cơ sở các thành phố nước ta đặc

biệt là hệ thống thoát nước lại rất yếu kém không đáp ứng được nhu cầu sinh hoạt ngày

càng tăng của xã hội, cũng như quá trình đô thị hóa nhanh ở nước ta

Các thành phố của nước ta chỉ có hệ thống thoát nước chung, ở nhiều thành phố

hệ thống thoát nước chưa được hình thành rõ nét như thành phố Quy Nhơn, thành phố

Tuy hòa Trong nội thành chủ yếu tồn tại các tuyến cống thoát nước mưa có tiếp nhận

cả nước thải, phần lớn các tuyến cống xây dựng từ thời Pháp Mạng lưới cống thu gom

và thoát nước thiếu, cho nên úng ngập thường xuyên xảy ra trong các thành phố, hầu

hết nước thải từ các thành phố, thị xã, thị trấn, các khu dân cư, các khách sạn, nhà

hàng, khu giải trí chưa được xử lý, xả trực tiếp ra sông, hồ gây ô nhiễm môi trường,

ảnh hưởng tới sức khỏe của người dân và mất mỹ quan thành phố, đặc biệt là ở những

thành phố du lịch

Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, tốc độ phát triển ở

những thành phố và khu công nghiệp sẽ tăng lên rõ rệt Ở những thành phố thành phố

và khu công nghiệp là đối tượng sử dụng nước và xả nước thải tập trung lớn nhất Vấn

đề này cùng với lượng nước mưa không đều và quá lớn gây nên sự quá tải đối với các

cơ sở hạ tầng, phát sinh ra những vấn đề ô nhiễm môi trường tiềm tàng

Giải quyết tốt vấn đề thoát nước và xử lý nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp

nhận là một yêu cầu cấp bách nhằm bảo vệ môi trường đảm bảo sức khỏe cho người

dân và tạo điều kiện cho thành phố du lịch, cũng như các thành phố khác trên toàn

quốc ngày càng phát triển ổn định, bền vững

Định hướng phát triển thoát nước ở các thành phố đến năm 2020 của bộ xây

dựng đã chỉ rõ mục tiêu trước mắt là ưu tiên giải quyết thoát nước mưa, cải tạo nâng

cấp hệ thống thoát nước thải trong các thành phố, và xây dựng hệ thống thoát nước

mưa đạt tiêu chuẩn Quốc gia, hoặc Quốc Tế ở các khu công nghiệp, khu chế xuất, đặc

biệt là ở các thành phố lớn Mục tiêu lâu dài đến năm 2020 là giải quyết một cách cơ

bửn vấn đề thoát nước đô thị, bao gồm cả nước mưa và nước thải nhằm đảm bảo cho

môi trường đô thị được bảo vệ và nâng cấp Một trong những biện pháp chủ yếu thực

hiện mục tiêu phát triển thoát nước ở thành phố là hiện đại hóa công nghệ, áp dụng

công nghệ thoát nước thải phù hợp với tính chất, quy mô từng thành phố cộng với các

điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội trong quy hoạch tổng thể thành phố

1.4 Một số giải pháp làm giảm ô nhiễm nguồn nước ở các thành phố

Tiến hành xử lý nước thải cục bộ trước khi thải ra môi trường tiếp nhận Chẳn

hạn nước thải sinh hoạt từ những khách sạn, nhà hàng, khu giải trí phải thu gom, xử

lý trước khi xử ra cống thoát nước chung của thành phố

Xây dựng mạng lưới hệ thống thoát nước đáp ứng với được nhu cầu phát triển

của từng thành phố

Tiến hành xây dựng hệ thống thu gom nước mưa để tái sử dụng hoặc xây dựng

hệ thống thoát nước mưa riêng

Vận động người dân thực hiện việc tiết kiệm nước, xây dựng bể tự hoại đạt tiêu

chuẩn ở từng hộ gia đình

Yêu cầu các cơ sở sản xuất phải có hệ thống xử lý nước thải sơ bộ trược khi thải

ra cống thoát nước chung của thành phố

Chương 2 TỔNG QUAN MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

2.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

Trong nước thải thường có các loại tạp chất rắn với kích cỡ khác nhau bị cuốn

theo dòng thải, như rơm rạ, cây cành, bao bì chất dẻo, dầu mỡ nổi, cát, sỏi… Ngoài ra,

còn có các hạt lơ lửng ở dạng huyền phù rất khó lắng Tùy theo kích cỡ, các hạt huyền

phù được chia thành hạt rắn lơ lửng có thể lắng được, hạt chất rắn keo được khử bằng

đông tụ

Các loại tạp chất trên dùng các phương pháp xử lý cơ học là thích hợp (trừ hạt

dạng chất rắn keo)

Trong xử lý nước thải đô thị việc đầu tiên là đưa nước thải vào đường cống có

các song chắn rác, nước thải công nghiệp cũng qua song chắn rác và có thể thêm lưới

chắn rác (với kích thước lỗ nhỏ hơn)

2.1.1 Song chắn rác

Song chắn rác nhằm giữ lại các vật thô, như, giấy, rác, vỏ hộp, mẫu đất đá,

gỗ… Song được làm bằng những thanh kim loại không gỉ, sắp xếp cạnh nhau và hàn

cố định trên khung thép, được đặt trên mương dẫn nước Thanh dùng làm song chắn

thường có dạng hình tròn hoặc hình bầu dục

Song chắn rác đặt nghiên theo chiều dòng chảy một góc 50 đến 900, ta chọn góc

nghiên 600 để dễ dàng kéo rác lên nhờ động cơ

Song chắn rác có những ưu nhược điểm như sau:

Cấu tạo gồm các tấm thép mỏng có đục lỗ hoặc dây thép đan với nhau có chiều

rộng mắt lưới không lớn hơn 5 mm Lưới lọc cũng có những ưu nhược điểm như sau:

+ Ưu điểm

™ Giữ lại được rác có kích thước nhỏ, các sản phẩm cần thu hồi

™ Nước thải sau khi đi qua lưới lọc có cặn rác ít

+ Nhược điểm

™ Cấu tạo tương đối phức tạp

™ Rất khó thay thế, sửa chữa

™ Rất khó vệ sinh lưới

™ Lưới lọc chỉ thích hợp khi xử lý nước thải công nghiệp cần thu hồi sản

phẩm trong nước thải

Vậy với yêu cầu hiệu quả, đơn giản trong xây dựng, vận hành và không phải

thu hồi các rác trong nước thải thì việc chọn song chắn rác là phù hợp và kinh tế hơn

2.1.3 Lắng cát

Bể lắng cát dùng để loại những hạt cặn lớn vô cơ chứa trong nước thải mà chủ

yếu là cát Trên trạm xử lý nước thải nếu để cát lắng lại trong các bể lắng sẽ gây khó

khăn cho công tác lấy cặn Trong cặn có cát làm cho các ống dẫn bùn không hoạt động

được, máy bơm chóng hỏng Đối với bể metan và bể lắng hai vỏ thì cát là chất thừa…

Do đó việc xây dựng bể lắng cát trên các trạm xử lý khi lưu lượng nước thải lớn hơn

100 m3/ngày là cần thiết

Dưới tác dụng của lực trọng trường, các phần tử rắn có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng

của nước sẽ được lắng xuống đáy trong quá trình nước thải chuyển động qua bể lắng

cát

Bể lắng cát phải được tính toán với tốc độ dòng chảy đủ lớn (0,3 m/s) để các

phần tử hữu cơ nhỏ không lắng được và nó phải đủ nhỏ (0,15 m/s) để cát và các tạp

chất rắn vô cơ giữ lại được trong bể Bể thường được tính toán để giữ lại các hạt cát có

độ lớn thủy lực 18 – 24 mm/s (đường kính hạt 0,2 – 0,25 mm), dựa vào sự chuyển

động của dòng nước mà người ta có thể phân loại bể lắng cát như sau:

1 Bể lắng cát ngang

Bể lắng cát ngang có dạng hình chữ nhật, nước thải chảy từ đầu bể tới cuối bể, tốc

độ dòng nước chảy trong bể thay đổi từ 0,15 đến 0,3 mm/s, chiều sâu công tác của bể

từ 0,25 đến 1 m

+ Ưu điểm

™ Hiệu suất lắng cao, chế độ làm việc ổn định

™ Xây dựng, vận hành đơn giản

™ Có thể thu cát bằng thủ công hoặc bằng cơ giới

™ Chiều cao xây dựng nhỏ cho nên chi phí xây dựng thấp

+ Nhược điểm

™ Chiếm nhiều diện tích xây dựng

™ Thời gian lưu nước lớn

2 Bể lắng cát đứng

Bể lắng cát đứng có dạng hình tròn hay hình vuông, nguyên tắc hoạt động là

nước dâng từ dưới lên trên theo thân bể Chuyển động của nước thải vòng quanh phần

hình trụ của bể và dâng từ dưới lên trên tạo nên một chuyển động vừa xoay tròn vừa

xoắn theo thân bể dâng lên Trong khi đó các hạt cát tập trung về phía ống trung tâm,

chuyển động ngược lại do lực hấp dẫn và rơi xuống đáy bể, nhờ vậy mà cát được rửa

sạch từng phần khỏi những chất hữu cơ bám dính

™ Chiều cao xây dựng lớn nên chi phí xây dựng cao

™ Hiệu suất lắng thấp hơn bể lắng cát ngang

™ Xây dựng nhiều bể

3 Bể lắng Radian

Nước thải chảy từ ống trung tâm ra thành bể, các hạt cát được tách ra khỏi dòng

nước nhờ trọng lực Cát, cặn lắng xuống đáy được máy gạt cào về hố thu cặn, nước

thải sau khi lắng được dẫn ra khỏi bể qua máng thu xung quanh bể

+ Ưu điểm

™ Hiệu suất lắng cao, chế độ làm việc ổn định

™ Vận hành dễ dàng

™ Diện tích xây dựng nhỏ hơn so với bể lắng cát ngang

+ Nhược điểm

™ Xây dựng tương đối phức tạp

™ Chiều cao xây dựng lớn, không phù hợp với những địa điểm có mực

nước ngầm cao và kính phí xây dựng lớn

™ Thời gian lưu nước dài

Vì với yêu cầu xây dựng và vận hành đơn giản, hiệu suất lắng cao, chiều cao

xây dựng thấp thì việc lựa chọn bể lắng cát ngang nước chuyển động thẳng là thích

hợp nhất

2.1.4 Bể lắng sơ cấp

1 Bể lắng ngang

Nước thải chảy theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể Các hạt cặn được

tách ra khỏi nước thải nhờ trọng lực

+ Ưu điểm

™ Chiều cao xây dựng nhỏ

™ Xây dựng và vận hành đơn giản

™ Hiệu suất lắng cao

™ Có thể áp dựng với lưu lượng nước thải lớn

+ Nhược điểm

™ Chiếm nhiều diện tích xây dựng

™ Thời gian lưu nước lớn

2 Bể lắng đứng

Bể lắng đứng thường mặt bằng hình tròn hoặc hình vuông, đáy có dạng hình

nón hay hình chóp cụt

Nước thải được dẫn vào ống trung tâm và sau khi ra khỏi ống trung tâm nước

thải va vào tấm chắn và thay đổi hướng đứng sang hướng ngang rồi dâng lên theo thân

bể Nước thải sau khi lắng được dẫn ra ngoài bằng máng thu đặt xung quanh thành bể

+ Ưu điểm

™ Chiếm diện tích xây dựng ít hơn so với bể lắng ngang

™ Thuận tiện trong công tác xả cặn

+ Nhược điểm

™ Hiệu suất lắng thấp

™ Chiều cao xây dựng lớn nên không thích hợp với nơi có mực nước ngầm

cao và làm tăng giá thành xây dựng

™ Số lượng bể nhiều

3 Bể lắng Radian

Bể Radian có mặt bằng hình tròn, nước thải đưa vào xử lý chảy từ trung tâm ra

xung quanh thàn Nước thải chảy theo ống trung tâm từ dưới lên trên rồi phân phối vào

bể Các hạt cặn tách ra khỏi dòng nước nhờ trọng lực, bùn cặn lắng xuống đáy được

máy gạt cặn cào về hố thu cặn Nước sau khi lắng được dẫn ra khỏi bể bằng máng thu

™ Xây dựng tương đối phức tạp

™ Chiều cao xây dựng lớn, không thích hợp với những vùng có mực nước ngầm cao Thời gian lưu nước lâu

Với những yêu cầu như xây dựng và vận hành đơn giản, hiệu suất lắng cao,

chiều cao thấp thì việc lựa chọn bể lắng ngang là thích hợp nhất

2.1.5 Bể tách dầu mỡ

Trên mạng lưới thu gom nước thải của đô thị có thể có các nhà máy xí nghiệp

xả nước thải có lẫn dầu mỡ vào Để tách lượng dầu mỡ này, phải đặt thiết bị thu gom

trước cửa xả vào cống chung hoặc trước bể điều hòa ở nhà máy

2.1.6 Lọc cơ học

Lọc được dùng trong nước thải để tách các tạp chất phân tán nhỏ khỏi nước thải

mà bể lắng không lắng được Trong các loại phin lọc thường có loại phin lọc dùng vật

liệu lọc dạng tấm và loại hạt Vật liệu lọc dạng tấm có thể làm bằng tấm thép có đục lỗ

hoặc lưới bằng thép không gỉ, nhôm, niken… và cả các loại vải khác nhau Tấm lọc

cần có trở lực nhỏ, đủ bền và dẻo cơ học, không bị trương nở và bị phá hủy ở điều kiện

lọc

Vật liệu lọc dạng hạt là cát thạch anh, than gầy (anthracit), than cốc, sỏi, đá

nghiền, thậm chí cả than nâu, than bùn hay than gỗ

2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý

2.2.1 Phương pháp tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất rắn tan hoặc

không tan hoặc lỏng có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng của chất lỏng làm nền Trong xử lý

nước thải tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và nén bùn cặn Ưu

điểm của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử được hoàn toàn các

hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn

Phương pháp tuyển nổi dựa trên nguyên tắc: Các phần tử phân tán trong nước

có khả năng tự lắng kém, nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề

mặt nước Sau đó người ta tách các bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nước Thực

chất đây là quá trình tách bọt hoặc làm đặc bọt, trong một số trường hợp được dùng để

tách các chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt

Phương pháp tuyển nổi được dùng rộng rãi trong luyện kim, thu hồi khoáng sản

quý và cũng được dùng trong lĩnh vực xử lý nước thải

Quá trình này được thực hiện nhờ thổi không khí thành bọt nhỏ vào trong nước

thải Các bọt khí dính các hạt lơ lửng lắng kém và nổi lên mặt nước Khi nổi lên các

bọt khí tập hợp thành bông hạt đủ lớn, rồi tạo thành một lớp bọt chứa nhiều các hạt

bẩn

Tuyển nổi bọt nhằm tách các chất lơ lửng không tan và một số chất keo hoặc

hòa tan ra khỏi pha lỏng Kỉ thuật này có thể dùng cho xử lý nước thải đô thị và nhiều

lĩnh vực công nghiệp như chế biến dầu béo, thuộc da, dệt, chế biến thịt…

Tuyển nổi có thể đặt ở giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi xử lý cơ bản, bể tuyển

nổi có thể thay thế cho bể lắng, trong dây chuyền nó đứng trước hoặc sau bể lắng,

đồng thời cũng có thể ở giai đoạn xử lý bổ sung sau xử lý cơ bản

22.2 Phương pháp hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải chứa các chất

bẩn hòa tan trong nước, đặc biệt các chất mầu, các chất hữu cơ khó phân hủy, mùi

nhưng ở nồng độ thấp

Các chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, Zeolite, Diatomite Trong số

này than hoạt tính được dùng phổ biến nhất, than hoạt tính có hai dạng: dạng hạt và

dạng bột đều được dùng để hấp phụ Các chất hữu cơ, kim loại nặng và các chất mầu

dễ bị than hấp phụ

Các chất hữu cơ có thể bị hấp phụ được tính đến là phenol, alkylbenzen, thuốc

nhuộm các chất vòng thơm

2.2.3 Phương pháp trao đổi ion

Thực chất của phương pháp trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên

bề mặt của chất rắn trao đổi với các ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc

với nhau Các chất này còn gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không

tan trong nước

Phương pháp này được dùng làm sạch nước nói chung, trong đó có nước thải,

loại ra khỏi nước các ion như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, V, Mn…cũng như các hợp

chất chứa asen, photphot xyanua và cả chất phóng xạ Phương pháp này được dùng

phổ biến để làm mềm nước, loại ion Ca2+ và Mg2+ ra khỏi nước cứng

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có gốc tự nhiện hoặc

nhân tạo

+ Các chất vô cơ:

Các chất này có nguồn gốc tự nhiên, gồm có zeolite, đất sét, nhôm silicat

Na2.Al3O3.nSiO2.mH2O (có tính chất trao đổi cation), chất fluor apatit

[Ca5(PO4)3]F và hidroxit apatit [Ca5(PO4)3]OH

Các chất vô cơ tổng hợp có khả năng trao đổi ion là silicagen, pecmutit (chất làm mềm nước), các oxit có mang điện tích (Cr2O7-) và hidroxit của một

số kim loại như nhôm, crom, ziriconi…

+ Các chất hữu cơ:

Các chất trao đổi ion là hợp chất hữu cơ tổng hợp rất phong phú Chúng

là các cao phân tử, có bề mặt riêng lớn Các gốc hidro của chúng tạo thành lưới

không gian với các nhóm có chức năng trao đổi ion cố định Các loại nhựa tổng

hợp cũng có tính chất trao đổi ion, người ta chia làm hai loại: nhựa anionit và

cationit Nhựa anionit có độ bền nhiệt kém hơn nhựa cationit

2.2.4 Phương pháp đông tụ và keo tụ

Những hạt rắn có kích thước quá nhỏ như các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo

và hòa tan thì khó có thể tách khỏi nước thải bằng quá trình lắng thông thường Để

tách các hạt rắn này ra cần làm tăng kích thước và trọng lượng riêng, trên cơ sở đó mà

làm tăng vận tốc lắng của chúng bằng cách thực hiện các quá trình đông tụ và keo tụ

Các hạt lơ lửng trong nước hầu hết mang điện tích âm hoặc dương Các hạt có

nguồn gốc Silic và các hợp chất hữu cơ mang điện tích âm, các hạt hidroxit sắt và

hidroxit nhôm mang điện tích dương Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, các hạt

mang điện tích này sẽ liên kết lại với nhau tạo thành tổ hợp các phân tử, nguyên tử hay

các ion tự do Các tổ hợp này chính là các bông keo

Các chất đông tụ thường được dùng trong mục đích này là các muối sắt hoặc

muối nhôm hoặc hỗn hợp của chúng Các muối nhôm gồm có: Al2(SO4)3.18H2O;

NaAlO2; Al2(OH)5Cl; Kal(SO4)2.12H2O; NH4Al(SO4)2.12H2O Trong số này dùng phổ

biến nhất là Al2(SO4)3.18H2O vì chất này hòa tan tốt trong nước, giá rẻ và hiệu quả

đông tụ cao trong khoảng pH từ 5 – 7,5

2.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

Các phương pháp hóa học dùng trong trong xử lý nước thải gồm có: trung hòa,

oxy hóa và khử Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hóa học nên nó là

phương pháp đắt tiền Người ta sử dụng các phương pháp hóa học để khử các chất hòa

tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín Đôi khi các phương pháp này được dùng

để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương

pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn nước

2.3.1 Phương pháp trung hòa

Nước thải chứa các axít vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa để đưa pH về

khoảng 6,5 đến 8,5 trước khi thải vào nguồn tiếp nhận hoặc sử dụng cho công đoạn xử

lý tiếp theo

+ Trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

+ Trộn nước thải axít với nước thải kiềm

+ Bổ sung các tác nhân hóa học như là: axít, kiềm

+ Lọc nước thải axít qua vật liệu có tác nhân trung hòa

+ Hấp phụ khí axít bằng nước kiềm hoặc hấp phụ amoniac bằng nước axít…

Việc lựa chọn phương pháp trung hòa là tùy thuộc thể tích và nồng độ của nước

thải, chế độ thải nước thải, khả năng sẵn có và giá thành của tác nhân hóa học

Trong quá trình trung hòa, một lượng bùn cặn được tạo thành Lượng bùn này

phụ thuộc và nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân

sử dụng cho quá trình

2.3.2 Phương pháp oxy hóa

Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như clo ở dạng

khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi và natri, penmanganat kali, bicromat kali,

peoxythydro (H2O2), oxy của không khí, ozon,

Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành

các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác

nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp

khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương

pháp khác Ví dụ như khử xyanua hay hợp chất hòa tan của asen

Hoạt độ của các chất oxy hóa được xác định bởi đại lượng thế oxy hóa Trong

các chất được biết trong tự nhiên, flour là chất oxy hóa mạnh nhất, nhưng cũng chính

vì vậy mà nó không được ứng dụng trong thực tế Thế oxy hóa của một số chất thể

2.3.3 Phương pháp khử

Phương pháp làm sạch nước thải bằng quá trình khử được ứng dụng trong các

trường hợp khi nước thải chứa các chất dễ bị khử Phương pháp này được dùng rộng

rãi để tách các hợp chất thủy ngân, crom, asen… ra khỏi nước thải

Chẳn hạn như xử lý nước thải chứa hợp chất thủy ngân ở dạng vô cơ, người ta

khử thành thủy ngân kim loại và tách ra khỏi nước bằng quá trình lắng, lọc hoặc tuyển

nổi Còn các hợp chất thủy ngân hữu cơ thì trước tiên chúng bị oxy hóa để phá vỡ hợp

chất, sau đó khử cation Hg thành Hg kim loại…

2.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Người ta sử dụng các phương pháp sinh học để làm sạch nước thải sinh hoạt

cũng như nước thải sản xuất có chứa chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô cơ…

Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân hủy

các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu

cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trình

ding dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh

sản nên sinh khối của chúng được tăng lên Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi

sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa

Như vậy, nước thải có thể được xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặt

trưng bỡi chỉ tiêu BOD hoặc COD Để có thể xử lý bằng phương pháp này nước thải

cần không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của

chúng không được vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD ≥ 0,5

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh

vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh, có trong nước thải Quá trình hoạt động

của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn cho nước thải được khoáng

hóa và trở thành những chất vô cơ, các chất khí thông thường như H2S, CH4, CO2,

NH3… và nước

Người ta có thể phân loại các phương pháp sinh học dựa trên các cơ sở khác

nhau Song nhìn chung có thể chia chúng thành hai loại chính sau:

2.4.1 Phương pháp sinh học kị khí

1 Cơ chế

Các phương pháp kị khí thường được dùng để xử lý nước thải có hàm lượng các

chất hữu cơ cao (4000 – 5000 mg/l) Phương pháp này xảy ra trong điều kiện không có

oxy, các chất hữu cơ có thể bị phân hủy nhờ vi sinh vật và sản phẩm cuối cùng của quá

trình này là các chất khí như: CH4, CO2, NH3, H2S….Quá trình chuyển hóa chất hữu

cơ nhờ vi khuẩn kị khí chử yếu diễn ra theo nguyên lý lên men qua các giai đoạn sau

đây

+ Giai đoạn 1: Giai đoạn thủy phân:

Dưới tác dụng của các enzim thủy phân Hydrolaza của vi sinh vật, các hợp chất

hữu cơ phức tạp như: Gluxit, Lipit, Protein…được phân giả thành các chất hữu cơ đơn

giản, dễ tan trong nước như: đường, Peptit, Glyxerin, axit hữu cơ, axit amin… khi đó

các chất này đóng vai trò là nguồn thức ăn và năng lượng cho các vi sinh vật sống và

hoạt động

+ Giai đoạn 2: Giai đoạn lên men các axit hữu cơ:

Các sản phẩm thủy phân ở giai đoạn trước sẽ được phân giải yếm khí tạo thành

các axit hữu cơ có phân tử lượng nhỏ hơn như axit butyric, axit propionic, axit axetic,

axit foocmi Trong qua trình lên men axit hữu cơ, một số axit béo phân tử lượng lớn

được chuyển hóa tạo thành axit axetic dưới tác dụng của vi khuẩn Axetogen

Ngoài ra, sự lên men cũng tạo thành các chất trung tính như: rượu, andehyt,

axeton, các chất khí CO2, H2, NH3, H2S và một lượng nhỏ khí Indol, Sactol

Trong giai đoạn này BOD và COD giảm không đáng kể, đặc biệt độ pH của

môi trường sẽ giảm mạnh, bỡi vì giai đoạn này tạo ra nhiều axit cho nên pH sẽ giảm

xuống

+ Giai đoạn 3: Giai đoạn tạo khí Metan:

Trong này là một trong những giai đoạn quan trọng nhất Dưới tác dụng của các

vi khuẩn metan hóa, các axit hữu cơ, các chất trung tính bị phân giải tạo thành khí

metan

Đồng thời sự hình thành khí metan có thể xảy ra theo hai cơ chế như sau:

- Do Decacboxyl hóa các axit hữu cơ (khoảng 70% CH4 được hình theo cơ chế

này)

2 4 hoa

Metan

VK

- Do khử CO2 trong đó chất nhường điện tử là H2 hoặc các chất mang H+ trung

gian (khoảng 30% CH4 được tạo thành theo cơ chế này)

O H CH H

2 4

tanh 2

2 +4 ⎯⎯⎯⎯→ +2

CH4 + 2H2O CO2Nói tóm lại, cơ chế của quá trình này được chia làm hai pha: pha axit và pha

kiềm (pha metan)

+ Trong pha axit, các vi khuẩn tạo axit (bao gồm các vi khuẩn tùy tiện và vi

khuẩn kị khí) hóa lỏng các chất rắn hữu cơ sau đó lên men các chất hữu cơ phức tạp đó

tạo thành các axit bậc thấp như axit béo, cồn, axit amin, amoniac, glyxerin, axeton,

dihydrosunfua, CO2, H2

+ Trong pha kiềm, các vi khuẩn tạo metan chỉ có các vi khuẩn yếm khí chuyển

hóa các sản phẩm trung gian trên tạo thành CH4 và CO2, và quá trình trao đổi chất

được thể hiện trên hình 2.1

CH 4

AXIT AXETIC

AXIT PROPIONIC AXIT TRUNG GIAN

N U? C TH?I H? N H? P

Hình 2.1 Sơ đồ phân hủy yếm khí nước thải

2 Các yếu tố ảnh hưởng

Các yếu tố môi trường làm ảnh hưởng tới quá trình xử lý nước thải bằng

phương pháp xử lý yếm khí như là:

+ Nhiệt độ: Nhiệt độ của quá trình xử lý được chia làm hai khoảng nhiệt độ, bỡi

vì dựa vào tính chất ưa nhiệt của vi khuẩn metan hóa, mỗi chủng vi khuẩn metan hóa

có tính ưa nhiệt khác nhau Ở nhiệt độ 35 – 370C phù hợp với các vi khuẩn metan ưa

ấm, ở nhiệt độ này quá trình xử lý xảy ra chậm hơn ở nhiệt độ 55 – 600C, bỡi vì ở nhiệt

độ này quá trình phân hủy xảy ra nhanh, dòng đối lưu trong nước mạnh làm cho khí

thoát ra nhanh

+ Liều lượng nạp nguyên liệu và mức độ khuấy trộn: Nguyên liệu nạp cho quá

trình cần có hàm lượng chất rắn bằng 7 – 9% Tác dụng của khuấy trộn là phân bố đều

dinh dưỡng và tạo điều kiện tiếp xúc các vi sinh vật và giải phóng sản phẩm khí ra

khỏi hỗn hợp lỏng - rắn

+ Tỷ số C/N: Trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp yếm khí hệ số

tạo sinh khối thấp hơn nhiều so với phương pháp xử lý hiếu khí tỷ lệ C/N tối ưu là:

30/1 Nếu tỷ lệ C/N >30/1 chứng tỏa môi trường thiếu nitơ, tế bào vi sinh vật tăng

trưởng chậm, tế bào già chết đi làm cho hàm lượng ít dần, làm giảm quá trình chuyển

hóa các chất, cho nên hiệu quả xử lý thấp Nếu tỷ lệ C/N < 30/1 thì môi trường thừa

nitơ, nên tồn tại dưới dạng NH3, NH4+ gây ức chế vi khuẩn metan hóa, làm cho axit

hữu cơ tăng cho nên pH giảm, nên hiệu quả xử lý thấp

+ Độ pH: pH tối ưu cho quá trình dao động trong phạm vi rất hẹp, từ 6,5 đến

7,5 (trong thực tế dải pH tối ưu cho quá trình này là 7,2 – 7,8) Ở giai đoạn 1 và giai

đoạn 2 các vi khuẩn thủy phân và axit hóa các hợp chất hữu cơ làm cho pH của môi

trường thấp Ở giai đoạn sau các vi khuẩn metan hóa tiếp tục thực hiện quá trình khử

các axit tạo ra ở giai đoạn 2 làm cho pH của môi trường lại tăng lên Do vậy nếu thấy

pH giảm mạnh thì cần ngừng nạp nguyên liệu, vì nếu tiếp tục nạp nguyên liệu thì hàm

lượng axit tăng lên dẫn đến kết quả làm chết các vi khuẩn tạo metan

Ngoài ra phải kể đến ảnh hưởng của dòng vi khuẩn, thời gian lưu cần thiết để

đủ đảm bảo hiệu suất khử các chất gây ô nhiễm và điều kiện không chứa các hóa chất

độc, đặc biệt là các kim loại nặng (Cu, Ni, Zn…), hàm lượng NH3 và sunfua quá dư

cùng một số hợp chất hữu cơ khác như các nhân tố được trình bày ở bảng 2.2

Trong các quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ, xử lý nước thải bằng

phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng được dùng phổ biến Đó là quá trình phân

hủy kị khí xáo trộn hoàn toàn và được thực hiện trong công trình thường được gọi là

bể metan Ngoài ra, hai quá trình tiếp xúc kị khí, quá trình với lớp bùn hoạt tính có

dòng hướng lên… cũng đang được ứng dụng rộng rãi

Phân hủy kị khí với sinh trưởng lơ lửng là một trong những quy trình xử lý bùn

cặn lâu đời nhất Trong quy trình này không cần có mặt oxy

Bể lọc ngược qua tầng bùn kị khí (UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket):

Trong bể UASB, các chất bẩn hữu cơ trong nước thải được giữ lại và bị oxy hóa trong

điều kiện yếm khí ngay trong lớp bung hoạt tính kị khí ở vùng đáy bể Các chất khí tạo

thành trong quá trình lên men trong lớp bùn này sẽ thoát lên cuốn theo các hạt bùn và

được tách khỏi, các hạt bùn này được tách khỏi nhờ va vào tấm chắn phía trên Các hạt

bùn được rơi quay lại tầng cặn, khí thu được dẫn ra ngoài thùng chứa khí hoặc đem xử

lý Nước thải sau khi lắng tách bùn cặn được thu về máng nước trong phía trên và dẫn

ra khỏi bể Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bể UASB được nêu ở hình 2.2

Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên tác hoạt động của bể UASB

Bể tự hoại: Bể tự hoại là công trình xử lý nước thải bậc một (xử lý sơ bộ) đồng

thời thực hiện hai chức năng: lắng nước thải và lên men kị khí Bể có dạng hình chữ

nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng, xây dựng bằng gạch, bêtông cốt thép Bể được chia

làm 2 hoặc 3 ngăn, do phần lớn cặn lắng tập trung trong ngăn thứ nhất nên dung tích

ngăn này chiếm 50 – 75% dung tích toàn bể

Các ngăn bể tự hoại được chia làm hai phần: phần lắng nước thải (phía trên) và phần

lên men cặn lắng (phía dưới) Nước thải vịa với thời gian lưu lại trong bể từ 1 đến 3

ngày Do vận tốc trong bể bé nên phần lớn cặn lơ lửng được lắng lại Hiệu quả lắng

cặn trong bể tự hoại từ 40 đến 60% phụ thuộc vào nhiệt độ và chế độ quản lý, vận

hành bể

Ngày nay người ta thường xây dựng bể tự hoại kết hợp với các ngăn lọc kị khí Ngăn

lọc kị khí của bể tự hoại hoạt động theo nguyên lý lọc ngược từ dưới lên với chiều dày

lớp vật liệu lọc khoảng 0,5 – 0,6 (m) phân bố từ trên xuống dưới như hình 2.3

7 1

Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của hệ thống bể tự hoại kết hợp với các ngăn lọc kị khí

dòng chảy ngược.

1 - Nước thải vào 2 - Bùn cặn lắng

7 - Thu khí

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên tác hoạt động của bể tự hoại

b phương pháp kị khí với sinh trưởng gắn kết

Đây là phương pháp xử lý kị khí dựa trên cơ sở sinh trưởng dính bám với vi

khuẩn kị khí trên các giá mang Hai quá trình phổ biến của phương pháp này là lọc kị

khí và lọc với lớp vật liệu trương nở, được dùng để xử lý nước thải chứa các chất hữu

cơ

Các loại bể lọc kị khí là các loại bể kín, phía trong chứa vật liệu lọc đĩng vai trị

như giá thể của vi sinh vật dính bám Nước thải đưa vào bể cĩ thể phân phối đều ở

phía dưới hay phía trên bể

Vật liệi lọc của bể lọc kị khí là các loại cuội sỏi, than đá, xỉ… Kích thước và

chủng loại vật liệu, được xác định dựa vào cơng suất cơng trình xử lý nước thải, hiệu

quả khử COD… Các loại vật liệu, cần đảm bảo độ rỗng lớn (từ 90 – 300 m3/m2 bề mặt

bể) Tổng bề mặt của vật liệu lọc có vai trò quan trọng trong việc hấp thụ các chất hữu

cơ

Nếu quản lý, vận hành tốt hiệu quả khử BOD của bể lọc kị khí có thể đạt tới 70

– 90% Bể lọc kị khí thường được sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải công

nghiệp có hàm lượng cặn lơ lửng nhỏ Nước thải trước khi đưa đi lọc kị khí cần phải

được lắng sơ bộ

Bể lọc kị khí có một nhiều ưu điểm như khả năng tách các chất bẩn hữu cơ

(BOD) cao, thời gian lưu nước ngắn, vi sinh vật dễ thích nghi với nước thải, quản lý

vận hành đơn giản, ít tốn năng lượng và dễ hợp khối với bể tự hoại và các công trình

xử lý nước thải khác Tuy nhiên cũng như các công trình xử lý nước thải bằng phương

pháp sinh học khác, thời gian đưa công trình vào hoạt động dài, bể thường hay xảy ra

sự cố tắc nghẽn, hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải ra khỏi bể lớn

2.4.2 Phương pháp sinh học hiếu khí

1 Nguyên lý và cơ chế

Khi đưa nước thải vào công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học ở

điều kiện hiếu khí, các chất hữu cơ ở trạng thái hòa tan, keo và không hòa tan phân tán

nhỏ sẽ được hấp phụ lên bề mặt vi khuẩn Sau đó chúng được chuyển hóa và phân hủy

nhờ vi khuẩn Quá trình này gồm ba giai đoạn như sau:

+ Các chất hữu cơ hòa tan được dịch chuyển từ môi trường nước thải xung

quanh tới bề mặt của tế bào vi sinh vật, do quá trình khuếch tán phân tử, khuếch tán

rối

+ Oxy hóa ngoại bào và vận chuyển các chất bẩn từ bề mặt tế bào qua màng

bán thấm của tế bào do gradient nồng độ giữa phía trong và phía ngoài tế bào

+ Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật do các phản ứng men và đồng

thời tạo ra năng lượng, tổng hợp các chất liệu mới của tế bào nhờ vi khuẩn hiếu khí với

sự hấp thụ năng lượng

Các quá trình trên có quan hệ rất chặt chẽ với nhau và quá trình chuyển hóa các

chất diễn ra trong tế bào vi sinh vật đóng vai trò chính trong việc làm sạch nước thải

Các chất đầu tiên bị oxy hóa để tạo thành năng lượng là cacbonhydrat và một số

chất hữu cơ khác Quá trình này được thực hiện trên bề mặt tế bào vi khuẩn nhờ xúc

tác của men ngoại bào Một phần chất bẩn được vận chuyển qua màng tế bào vi khuẩn

(màng bán thấm) vào bên trong và tiếp tục oxy hóa để giải phóng ra năng lượng hoặc

tổng hợp thành tế bào chất Sinh khối vi sinh vật sẽ tăng lên, khi điều kiện môi trường

thiếu dinh dưỡng, tế bào chất lại bị oxy hóa nội bào đêt tạo ra năng lượng cần thiết cho

hoạt động sống Nói chung quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra qua ba giai

đoạn như sau:

+ Giai đoạn thứ nhất (quá trình đồng hóa): Tốc độ oxy hóa bằng tốc độ tiêu thụ

oxy Ở giai đoạn này bùn hoạt tính hình thành và phát triển, hàm lượng oxy cần cho vi

sinh vật sinh trưởng, đặc biệt ở thời gian đầu thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất

phong phú, lượng sinh khối trong thời gian này chưa nhiều Sau khi vi sinh vật thích

nghi viứi môi trường, chúng sính trưởng rất mạnh theo cấp số nhân Vì vậy, lượng oxy

tiêu thụ tăng dần và có thể biểu diễn theo phương trình phản ứng sau:

H NH O H

y xCO O

z y x N O H

z y

2

3)

4

334(

+ Giai đoạn thứ hai (quá trành dị hóa): Ở giai đoạn này vi sinh vật phát triển ổn

định và tốc độ tiêu thụ oxy cũng ở mức gần như ít thay đổi Chính ở giai đoạn này các

chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất

Hoạt lực enzim của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt tới mức cực đại và kéo dài trong một thời gian tiếp theo Điểm cực đại của enzim oxy

hóa của bùn hoạt tính thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạt tính tới

C x y z Năng lượng ⎯VSV⎯→⎯ C5H7NO2 (Tế bào chất) + Giai đoạn thứ ba (tự phân hủy): Sau một thời gian khá dài tốc độ oxy hóa cầm

chừng (hầu như ít thay đổi) và có chiều hướng giảm, vì môi trường lúc này không còn

đủ chất dinh dưỡng, quá trình chuyển hóa các chất của tế bào bắt đầu xảy ra bằng oxy

hóa chất liệu tế bào

H O H NH CO

O NO H

C5 7 2 +5 2 ⎯VSV⎯→⎯ 5 2 + 3 +2 2 +Δ

2 Các yếu tố ảnh hưởng

a Độ oxy hòa tan (DO)

Muốn quá trình xử lý hiếu khí đạt hiệu quả cao thì yếu tố đầu tiên phải đảm bảo

cung cấp lượng oxy hòa tan đủ và đều đặn, mà chủ yếu là oxy hòa tan trong môi

trường lỏng, để đảm bảo nhu cầu oxy hóa của vi sinh vật Độ oxy hòa tan trong bể đạt

giá trị DO ≥ 4 (mg/l) xem như là đảm bảo hoặc khi nước thải ra khỏi bể lắng thứ cấp

có nồng độ oxy hòa tan là 2 mg/l Thiếu oxy hòa tan là một trong những nguyên nhân

gây nên hiện tượng phồng bùn, do vi sinh vật dạng sợi phát triển, làm cho hiệu quả xử

lý không cao Cung cấp đủ lượng oxy hòa tan còn có tác dụng làm xáo trộn đều đặn

khối nước thải với bùn hoạt tính trong bể và nâng cao hiệu quả làm sạch nước thải

Độ oxy hòa tan nó phụ thuộc vào bản chất của chất ô nhiễm hay còn gọi là hệ

số oxy hóa của bùn hoạt tính

Hệ số oxy hóa của bùn hoạt tính là đại lượng đặc trưng cho khả năng oxy hóa

cảu một đơn vị bùn hoạt tính trong thời gian 1 giờ Thường có giá trị như sau:

KCOD = 0,68 kBOD = 1,42 kNitơ hữu cơ = 4,57

b Ảnh hưởng của nhiệt độ

Mỗi loại vi sinh vật thích nghi với một giải nhiệt độ nhất định, do vậy nhiệt độ

của nước thải có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động sống của vi sinh vật

Tốc độ phản ứng oxy hóa sinh hóa tăng khi nhiệt độ tăng Song trong thực tế

nhiệt độ của nước thải trong hệ thống xử lý được duy trì trong khoảng 20 – 300C Khi

nhiệt độ tăng quá ngưỡng trên có thể làm cho các vi khuẩn bị chết, còn ở nhiệt độ quá

thấp tốc độ làm sạch sẽ bị giảm và quá trình thích nghi của vi sinh vật với môi trường

mới bị chậm lại, các quá trình nitrat hóa hoạt tính keo tụ và lắng bùn bị giảm hiệu suất

Ngoài ra, nhiệt độ của nước thải còn ảnh hưởng nhiều tới quá trình hòa tan oxy

vào nước Khi nhiệt độ của nước thải mà giảm thì hàm lượng oxy hòa tan tăng, nhưng

tốc độ oxy hóa lại giảm Ngược lại, khi nhiệt độ cao thì hàm lượng oxy hòa tan giảm

nhưng tốc độ oxy hóa tăng Do đó để duy trì nồng độ oxy hòa tan trong nước thải

người ta tiến hành sục khí mãnh và liên tục

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng sinh hóa được biểu diễn theo

phương trình sau:

) 20 (

20 −

T r

θ - Hệ số hoạt động do nhiệt độ, hệ số này trong quá trình xử lý sinh học có giá

trị dao động từ 1,02 đến 1,09 nhưng thường lấy θ = 1,04

c Ảnh hưởng của pH

pH của nước thải có ảnh hưởng nhiều đến các quá trình hóa sinh của vi sinh vật,

quá trình tạo bùn và lắng Nói chung, pH thích hợp cho quá trình xử lý hiếu khí nằm

trong khoảng từ 5 đến 9, nhưng pH tối ưu nhất là từ 7 đến 8 Trong thời gian cuối của

quá trình xử lý pH của nước thải có thể chuyển sang môi trường kiềm, bỡi vì có khả

năng các hợp chất nitơ được chuyển hóa thành NH3 hoặc muối amon

d Ảnh hưởng hàm lượng chất dinh dưỡng

Vi sinh vật sử dụng các chất ô nhiễm trong nước thải như là chất dinh dưỡng để

cung cấp năng lượng cho quá trình sinh trưởng và phát triển Như vậy để có phản ứng

sinh hóa, nước thải cần có các nguyên tố dinh dưỡng và vi lượng Đó là các nguyên tố

C, N, S, P, K, Mg, Ca, Na, Cl, Fe, trong đó C, N và P là các nguyên tố chủ yếu, cần

được đảm bảo một lượng cần thiết trong xử lý sinh hóa Còn hàm lượng các nguyên tố

khác không cần phải định mức vì hầu như chúng có trong nước thải ở mức đủ cho như

cầu của các vi sinh vật

Với nước thải được đưa vào xử lý bằng phương pháp hiếu khí thì tỷ lệ C : N : P

= 100 : 5 : 1 hay BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1 là phù hợp cho quá trình xử lý và tỷ lệ này

chỉ đúng với 3 ngày đầu, còn khi quá trình xử lý kéo dài thì tỷ lệ này giữ ở mức C : N :

P = 200 : 5 : 1 để tránh giảm hiệu suất của bùn hoạt tính cần giảm lượng nitơ và

photpho trong nước thải Vì các vi khuẩn có khả năng tạo nha bào trong môi trường

giàu cacbon và nghèo nitơ

Nếu tỷ lệ C : N > 20 : 1 thì môi trường thiếu nitơ, đây là môi trường thuận lợi

cho vi sinh vật dạng sợi phát triển gây nên hiện tượng phồng bùn làm giảm hiệu suất

lắng và giảm hiệu quả xử lý

Nếu tỷ lệ C : N < 20 : 1 thì môi trường giàu nitơ, hàm lượng sinh khối tạo ra

nhiều, lượng bùn xả tăng lên cho nên việc xử lý bùn dư lớn Do vậy đây là điều không

mong muốn, người ta chỉ mong muốn hiệu suất tạo sinh khối tử 25 – 30 %

e Ảnh hưởng của tỷ lệ F/M

Tỷ số F/M cũng ảnh hưởng lớn tới hiệu quả xử lý, nước thải đưa vào xử lý sinh

học bằng phương pháp hiếu khí thì tỷ số F/Môi trường < 1, giá trị tối ưu của tỷ số này

là từ 0,5 đến 0,7

Nếu F/Môi trường > 1 dư thừa dinh dưỡng, vi sinh vật sẽ phát triển rất nhanh,

sinh khối tăng mạnh, vi sinh vật không kịp tạo ra nha bào nên khả năng kết dính kém

làm cho bùn khó lắng

Nếu F/M < 1 (F/M < 0,5) môi trường nghèo dinh dưỡng thì vi khuẩn dạng sợi

phát triển gây nên hiện tượng phồng bùn làm cho hiệu quả xử lý không cao

f Ảnh hưởng của kim loại nặng

Để đảm bảo cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển tốt thì nước thải đưa vào

xử lý phải là môi trường sống của vi sinh vật Do vậy mà nồng độ kim loại nặng có

trong nước thải phải ở mức độ cho phép, nếu vượt quá mức nồng độ cho phép sẽ gây

ức chế khả năng phát triển của vi sinh vật Theo mức độ độc hại, các kim loại nặng có

thể sắp xếp theo thứ tự như sau:

Sb > Ag > Cu > Hg > Co > Ni > Pb > Cr+3 > V > Cd > Zn > Fe

Muối của các kim loại này làm giảm tốc độ làm sạch Nồng độ cho phép của

các chất độc để quá trình oxy hóa sinh hóa có thể xảy ra phụ thuộc vào bản chất của

các chất đó

3 Phân loại

a Phương pháp hiếu khí trong điều kiện nhân tạo

Một số công trình thường sử dụng trong phương pháp này như bể Aeroten, lọc

sinh học hoặc đĩa sinh học…

a.1 Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aeroten

+ Nguyên lý hoạt động

Xử lý nước thải bằng Aeroten được nhà khoa học người Anh đề xuất năm 1887,

nhưng đến năm 1914 mới được áp dụng trong thực tế và tồn tại, phát triển rộng rãi cho

đến ngày nay rất phổ biến

Nguyên lý hoạt động của bể phản ứng sinh học – Aeroten là sử dụng vi sinh vật

để oxy hóa các hợp chất hữu cơ và vô cơ có thể chuyển hóa sinh học được, đồng thời

vi sinh vật sử dụng một phần chất hữu cơ và năng lượng khai thác được từ quá trình

oxy hóa để tổng hợp nên sinh khối

+ Phân loại Có nhiều cách phân loại bể Aeroten:

Phân loại dựa theo chế độ thủy động lực ta có: Aeroten đẩy, Aeroten khuấy trộn

và Aeroten hỗn hợp

Phân loại theo chế độ làm việc của bùn hoạt tính thì có: loại có tái sinh tách

riêng và loại không có tái sinh tách riêng

Phân loại theo tải trọng bùn người ta chia thành: loại tải trọng cao, tải trọng

trung bình và tải trọng thấp

Phân loại theo số bậc trong bể Aeroten ta có: một bậc, hai bậc, ba bậc…

a.2 Lọc sinh học

+ Nguyên lý hoạt động

Dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxy hóa các chất

bẩn hữu cơ có trong nước thải Các màng sinh học là tập hợp các vi sinh vật hiếu khí,

thiếu khí và kị khí Các vi khuẩn hiếu khí được tập trung ở lớp ngoài của màng sinh

học, ở đây chúng có khả năng sống và phát triển trên bề mặt các giá thể khi đủ điều

kiện cần thiết như: thức ăn, các khoáng chất, oxy và độ ẩm thì các vi khuẩn dính bám

vào bề mặt giá thể bằng gelatin do vi sinh vật tiết ra

Trong quá trình làm việc, nước thải đi từ trên xuống tiếp xúc với vật liệu lọc,

lúc này các chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước bị oxy hóa bỡi các vi sinh vật hiếu khí

Sau khi thấm sâu vào màng, nước hết oxy hòa tan cho nên các chất bẩn hữu cơ còn lại

được phân hủy bỡi các vinh sinh vật thiếu khí và kị khí

Khi các chất hữu cơ có trong nước thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh học sẽ

chuyển sang hô hấp nội bào và khả năng kết dính cũng giảm, dần dần bị vỡ và cuốn

theo nước lọc Nhưng sau đó lớp màng sinh học mới lại tiếp tục hình thành và cứ như

vậy trong suốt quá trình xử lý

+ Phân loại Lọc sinh học thường dùng hiện nay được chia làm hai loại:

Lọc sinh học với lớp vật liệu không ngập trong nước (lọc nhỏ giọt) Nước đưa

đến được phun thành các dòng hoặc các hạt nhỏ chảy thành lớp mỏng qua các khe của

lớp vật liệu, đồng thời tiếp xúc với màng sinh học ở trên bề mặt vật liệu và được làm

sạch nhờ vi sinh vật của màng

Lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước Khi nước thải đưa vào xử lý đi từ

trên xuống qua lớp vật liệu lọc, đồng thời không khí cấp vào đi ngược chiều từ dưới

lên và cho hiệu quả xử lý cao

b Phương pháp hiếu khí trong điều kiện tự nhiên

Quá trình làm sạch nước thải ở điều kiện tự nhiên được tiến hành ở các ao hồ

sinh học

b.1 Ao hồ hiếu khí Oxy từ không khí dễ dàng khuếch tán vào lớp nước phía

trên và ánh sáng Mặt Trời chiếu rọi, làm cho tảo phát triển, tiến hành quang hợp thải ra

oxy Vi sinh vật có thể sử dụng oxy này thực hiện quá trình oxy hóa các chất hữu cơ có

trong nước thải

b.2 Cánh đồng tưới và bãi lọc Việc xử lý nước thải được thực hiện trên những

cánh đồng tưới và bãi lọc là dựa vào khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước

thấm qua đất như đi qua lớp vật liệu lọc, nhờ có oxy trong các lỗ hổng và mao quản

của lớp đất mặt, các vi sinh vật hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm

bẩn Càng xuống sâu lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhiễm

bẩn giảm dần, nên cuối cùng ở đó chỉ xảy ra quá trình khử nitrat

2.5 Phương pháp xử lý bùn thải

Bùn cặn từ bể SBR được xử lý ổn định, làm khô trước khi đem chôn lấp hay

dùng cho mục đích khác Mức độ xử lý phụ thuộc vào thành phần và tính chất của bùn

cặn, yêu cầu vệ sinh, điều kiện đất đai, khí hậu, vốn đầu tư và chi phí quản lý… Sơ đồ

tổng quát các quá trình xử lý bùn cặn nước thải như hình 2.4

Công đoạn tách nước sơ bộ đây là quá trình làm giảm độ ẩm cặn để các khâu xử

lý tiếp theo diễn ra được ổn định và giảm được khối lượng xây dựng các công trình

cũng như tiết kiệm được hóa chất sử dụng trong quá trình xử lý Thông thường tách

nước sơ bộ bùn cặn thực hiện bằng các biện pháp trọng lực như nén cặn, tuyển nổi…

biện pháp cơ học như tách ly tâm, tách bằng xung động…

Hình 2.4 Sơ đồ tổng quát quá trình xử lý bùn thải

Công đoạn ổn định bùn cặn đây là quá trình phân hủy sinh hóa các chất hữu cơ

bùn cặn, diễn ra trong điều kiện hiếu khí hay kị khí

Công đoạn xử lý sơ bộ bùn cặn: để tăng cường cho quá trình tách nước bùn

bằng các biện pháp cơ học, người ta thường làm đông tụ sơ bộ bùn Đây là quá trình

chuẩn bị sơ bộ bùn cặn trước khi làm mất nước hoặc trước khi sử dụng nhằm mục đích

giảm độ khoáng lọc riêng và tăng khả năng nhả nước của cặn bằng cách thay đổi cấu

trúc và dạng liên kết của nước

Các quy trình xử lý bùn cặn áp dụng phổ biến hiện nay là cô đặc, ổn định cặn,

giảm độ ẩm để mang chôn lấp hay là phân bón Một số dây chuyền công nghệ xử lý

bùn cặn thường sử dụng

1.Hồ chứa, xử lý ổn định và làm khô bùn cặn

Bùn cặn của nhà máy xử lý nước thải được đưa đến hồ chứa, hồ chứa này gồm

hai ngăn, nước thảiỗi ngăn có dung tích chứa đủ lượng cặn trong thời gian dài tứ b

Sử dụng lại bùn cặn

(thu hồi chất quý, năng lượng)

Vận chuyển bùn cặn

(đem chôn lấp)

tháng đến 3 năm để phân hủy kị khí và nén bùn đạt độ ẩm dưới 85%, được thể hiện

trên hình 2.5

Hình 2.5 Dây chuyền xử lý ổn định và làm khô bùn cặn bằng hồ chứa

2 Bùn cặn được nén bằng trọng lực hay tuyển nổi và làm khô bằng sân phơi bùn

(Hình 2.6.)

3 Bùn cặn được nén bằng trọng lực hay tuyển nổi, ổn định hiếu khí hoặc kị khí và làm

khô bằng sân phơi bùn (Hình 2.7 )

Hình 2.6 Dây chuyền xử lý ổn định bằng nén trọng lực

Hình 2.7 Dây chuyền xử lý ổn định bằng hiếu khí hay kị khí

4 Bùn cặn được nén bằng trọng lực và làm khô bằng biện pháp cơ học

a Làm khô bùn cặn bằng máy lọc chân không (Hình 2.8)

Máy lọc chân không là thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất trong xử lý nước thải

đô thị Quá trình làm khô cặn này gòm hai khâu chính như sau:

Hồ chứa và phân hủy cặn kị khí

Bùn cặn từ nhà máy xử

lý nước thải đưa vào

Nước đã lắng cặn đưa về bể lắng sơ cấp

Ổn định hiếu khí hoặc kị khí Sân phơi bùn

Bùn cặn từ nhà máy xử

Nước thấm bơm lại trạm

xử lý

Đem chôn lấp

Bể nén bùn Sân phơi bùn

Nước thấm bơm lại trạm xử lý Bùn cặn từ nhà máy xử lý

nước thải đưa vào

+ Rửa sơ bộ bùn cặn

Bằng cách sục rửa nước và khí để tăng khsr năng nhả nước trong bể trộn Nước

bùn từ trạng thái liên kết trong các bông cặn chuyển sang trạng thái tự do và sau đó

được nén trong bể nén bùn Nước bùn được tách ra đưa về đầu trạm xử lý

+ Đông kết bùn cặn

Để giảm độ khoáng lọc cũng như tăng cường khả năng tách nước trong các thiết

bị cơ khí sau đó, bùn cặn được làm đông tụ bằng các hóa chất như FeCl3 (hoặc

Fe2(SO4)3) và kiềm hóa bằng vôi Vôi dùng để trung hòa các axit tạo thành trong quá

trình phân hủy hóa chất keo tụ, giảm lượng hóa chất chính, làm thay đổi cấu trúc bùn

cặn, tạo cho chúng dễ lắng Vôi còn ngăn cản sự thoái rữa của bùn cặn

+ Lọc chân không

Quá trình tách nước được thực hiện nhờ máy lọc chân không Bùn được lọc

bằng lớp vải lọc làm bằng sợi tổng hợp, dưới tác dụng của bơm chân không bùn sẽ

được hút lên mặt vải lọc Cặn sau máy lọc chân không có độ ẩm từ 75 đến 87% do vậy

trước khi đem chôn lấp có thể sấy khô

+ Sấy khô cặn

Khi cần thiết khử trùng, giảm độ ẩm để dễ vận chuyển cần phải sấy khô cặn,

thông thường cho đến độ ẩm 10 – 20% Nguyên tắc là dùng quạt gió thổi hơi nóng vào

thùng sấy quay, trong đó có bùn cặn chuyển qua

Hình 2.8 Dây chuyền làm kho bùn cặn bằng máy lọc chân không

Ghi chú:

1 Cặn đưa vào 2 Nước đưa vào rửa cặn

3 Bể trộn 4 Khí nén sục rửa cặn

5 Bể nén bùn 6 Nước bùn đi xử lý lại

Đưa đi chôn lấp hay sử dụng

7 Cặn nén 8 Máy bơm bùn cặn

9 Bể trộn cặn với hóa chất 10 Hóa chất kết tụ bùn cặn

11 Vôi sữa 12 Máy lọc chân không

13 Băng chuyền cặn khô 14 Thiết bị sấy bùn cặn

15 Bùn cặn khô đi chôn lấp 16 Bơm chân không

17 Máy nén khí (quạt gió)

b Làm khô cặn bằng hệ thống ép lọc băng tải

Hệ thống lọc ép băng tải gồm: Máy bơm bùn từ bể nén bùn đến thùng hòa trộn

hóa chất keo tụ và thùng định lượng, thùng này đặt trên đầu vào của băng tải

Đầu tiên cặn từ thùng định lượng và phân phối đi vào đoạn đầu của băng tải, ở

đoạn này nước được lọc qua băng tải theo nguyên tắc lọc trọng lực, đi qua cần gạt để

san đều trên toàn chiều rộng băng rồi đi qua các trục ép có lực ép tăng dần Độ ẩm của

cặn sau khi làm khô trên máy ép lọc băng tải đạt từ 70 đến 75%

Đa số các trạm xử lý nước thải đô thị đều nằm trong khu dân cư, nên diện tích

xây dựng hạn hẹp Do vậy theo yêu cầu về vận hành và xây dựng, kinh tế cũng như

tránh hiện tượng gây mùi ta chọn máy lọc ép bùn băng tải phù hợp hơn là xây dựng

sân phơi bùn

Chương 3 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHÙ HỢP

CHO THÀNH PHỐ DU LỊCH 3.1 Số liệu thiết và tiêu chuẩn thải (TCVN 5945 - 2005)

TT Thông số ô nhiễm Đơn vị Số liệu thiết kế Tiêu chuẩn

3.2 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp

Nghiên cứu lựa chọn các công nghệ xử lý nước thải thành phố du lịch thích hợp

trước hết phải bảo đảm yêu cầu vệ sinh, đảm bảo sự phát triển bền vững, đồng thời phù

hợp với điều kiện kinh tế, xã hội nước ta

Các trạm xử lý nước thải phải xây dựng phù hợp với đặc điểm của từng vùng,

từng loại thành phố và khả năng đầu tư trong từng giai đoạn Khi lựa chọn dây chuyền

công nghệ xử lý nước thải cần phải tính đến các yếu tố như: Điều kiện tự nhiên khu

vực, lưu lượng, loại nước thải, thành phần và tính chất của nước thải, đặc điểm nguồn

tiếp nhận nước thải, điều kiện xây dựng trạm xử lý nước thải và khả năng sử dụng

nước sau khi xử lý

Nguồn tiếp nhận nước thải là yếu tố cần quan tâm trong khi lựa chọn dây

chuyền công nghệ xử lý nước thải hợp lý Nước thải các đối tượng nêu trên có thể xả

vào các sông, hồ có chức năng thoát nước hoặc xử lý tiếp tục nước thải Đa số các

sông hồ nằm trong khu vực thành phố ở nước ta đảm nhận chức năng điều hòa nước

mưa, nơi vui chơi giải trí và là khu sinh thái đô thị nên yêu cầu chất lượng nước phải

đạt tiêu chuẩn thải ở loại A theo TCVN 5945 – 2005 Nước thải một số cụm dân cư,

công trình công cộng như bệnh viện, trường học, khách sạn,… nằm riêng rẽ, độc lập

có thể xả vào hệ thống cống thoát nước chung của thành phố hoặc các nguồn nước mặt

ở lân cận Còn nước thải thị xã, thị trấn,…thường xả vào đồng ruộng, các sông hồ ở

ngoại thị Các nguồn nước mặt này thường sử dụng để nuôi cá và tưới ruộng Như

vậy cần dựa vào các đặc điểm sử dụng nước, các điều kiện thủy văn… của đối tượng

tiếp nhận mà xác định mức độ xử lý nước thải cho phù hợp

Điều kiện địa hình, vị trí, đặc điểm của địa chất công trình, địa chất thủy văn,

khí tượng khu vực… là yếu tố quan trọng để lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý

nước thải cũng như giải pháp thiết kế và biện pháp xây dựng thích hợp Đại đa số các

lưu vực thoát nước độc lập trong các thành phố không có đủ diện tích để xây dựng một

trạm xử lý nước thải theo đúng quy định của 20 TC 51 – 84 Mặt khác bố trí các trạm

xử lý nước thải trong khu vực nội thành,… có thể gây ô nhiễm môi trường không khí,

ảnh hưởng tới mỹ quan thành phố Vì vậy các công trình xử lý nước thải trong nội

thành phải được xây dựng hợp khối, có che chắn, đảm bảo mỹ quan thành phố…

Về yếu tố kinh tế, khả năng vận hành, duy trì… các công trình xử lý nước thải

phải được đề cập đến khi lựa chọn dây chuyền, công trình và thiết bị xử lý Thành

phần và tính chất của nước thải thành phố cho thấy phương pháp xử lý hiệu quả và

kinh tế nhất là phương pháp sinh học kết hợp với tách cát và bùn cặn tại các công trình

cơ học trước đó

Như vậy để lựa chọn được các dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phù hợp ở

các thành phố du lịch của nước ta hiện nay, cần dựa trên các nguyên tắc sau:

+ Phù hợp với điều kiện tự nhiên của từng khu vực và từng thành phố

+ Phù hợp với thành phần và tính chất của nước thải

+ Phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội của từng thành phố

+ Phải kết hợp được trước mắt và lâu dài, đầu tư xây dựng theo khả năng về tài

chính, nhưng phải bám sát được một dây chuyền công nghệ hoàn chỉnh nhằm từng

bước hoàn thiện công nghệ hiện đại trong tương lai

3.3 Giới thiệu một số công nghệ và sơ đồ dây chuyền xử lý nước thải ở các thành

phố của nước ta

3.3.1 Các công trình

Đối với các thành phố ở nước ta, trong giai đoạn đầu của hiện đại hóa và công

nghiệp hóa, việc xây dựng các trạm xử lý nước thải là điều kiện cấp bách Tuy nhiên,

cũng cần phải tận dụng tối đa các điều kiện tự nhiên cũng như các điều kiện khác trong

khu vực để xử lý nước thải

Do khoa học và công nghệ phát triển, trên cơ sở mô hình truyền thống người ta

đã tiến hành nghiên cứu, thiết kế nhiều loại và dạng công trình xử lý nước thải khác

nhau để ứng dụng nó trong các trường hợp cụ thể Trong điều kiện nước ta, định

hướng phát triển thoát nước đô thị đến năm 2020 chỉ rõ có thể sử dụng nhiều loại công

nghệ khác nhau từ đơn giản đến tiến tiến

Theo nghiên cứu của Công ty cấp thoát nước và môi trường Việt Nam, Viện

môi trường và tài nguyên Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, Viện công nghệ

môi trường - Viện khoa học và công nghệ Việt Nam,… Các công trình xử lý nước thải

sau đây có thể ứng dụng trong điều kiện Việt Nam:

1 Các công trình cơ bản xử lý bậc I (xử lý nước thải bằng phương pháp cơ

+ Bể lắng trong kết hợp ngăn lên men bùn

3 Các công trình xử lý bậc hai – xử lý sinh học trong điều kiện yếm khí

+ Bể UASB

+ Bể lọc kị khí

4 Các công trình xử lý bậc hai – xử lý sinh học hiếu khí theo nguyên lý bùn

hoạt tính

+ Bể Aeroten hoạt động liên tục

+ Mương oxy hóa

+ Bể Aeroten hoạt động theo mẻ

5 Các công trình xử lý bậc hai – xử lý sinh học hiếu khí theo nguyên lý dính

6 Các công trình xử lý bậc hai – xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự

nhiên

+ Các loại hồ oxy hóa: Hồ sinh học yếm khí, hồ tùy tiện, hồ sinh học làm

thoáng tự nhiên, hồ sinh học làm thoáng cưỡng bức

+ Các loại bãi lọc ngầm nước

7 Các công trình xử lý bậc ba - khử các chất dinh dưỡng và vi khuẩn gây bệnh

trong nước thải

+ Bể Aeroten hoạt động gián đoạn (SBR), kết hợp xử lý các chất hữu cơ, Nitơ,

Photpho trong nước thải

+ Hệ thống Bardenpho, thực hiện quá trình yếm khí, thiếu khí và hiếu khí để xử

lý các chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng trong nước thải

+ Hồ sinh học xử lý triệt để

+ Các công trình khử trùng bằng Clo hóa hoặc Ozon hóa nước thải

3.3.2 Các dây chuyền xử lý thường áp dụng

Nước thải đô thị với có các đặc tính như: nồng độ các chất hữu cơ tương đối

cao, chất dinh dưỡng đầy đủ và có khả năng dư thừa, pH gần như trung tính, ít các chất

nguy hại… Do vậy thích hợp với phương pháp xử lý sinh học

Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải là tổ hợp các công trình, trong đó nước

thải được xử lý từng bước theo thứ tự từ thô đến tinh, xử lý những chất không hòa tan

đến những chất keo và hòa tan, cuối cùng là quá trình khử trùng (sơ đồ hình 3.1)

Chú thích trong dây chuyền xử lý nước thải hình 3.1:

1 - Song chắn rác 2 - Bể lắng cát

3 - Bể lắng sơ cấp 4 - Công trình xử lý sinh học

5 - Bể lắng thứ cấp 6 - Máng trộn

7 - Bể tiếp xúc 8 - Công trình xử lý cặn

9 - Công trình làm khô cặn 1a - Máy nghiền rác

2a - Sân phơi cát I - Khối xử lý cơ học

II - Khối xử lý sinh học III - Khối khử trùng

IV - Khối xử lý bùn Đường dẫn nước

Hình 3.1 Dây chuyền xử lý nước thải + Khối xử lý cơ học (xử lý sơ cấp):

Nước thải tuần tự qua song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng sơ cấp Xử lý cơ học

nhằm mục đích tách rác và các hạt rắn có kích thước lớn ra khỏi dòng nước thải đảm

bảo chế độ làm việc ổn định cho các công trình xử lý sau này

+ Khối xử lý sinh học (xử lý thứ cấp):

Nước thải sau khi qua khối xử lý cơ học được dẫn tiếp đến khối xử lý sinh học

Tại đây các chất hòa tan và các chất rắn không tan mà chưa được xử lý ở các công